Motor Fpga

Páginas: 15 (3712 palabras) Publicado: 20 de octubre de 2011
www.sase.com.ar 2 al 4 de marzo de 2011 UTN­FRBA, Buenos Aires, Argentina

Dise˜ o de un Sistema para el Control de Posici´ n n o de un Motor DC Basado en FPGA
Luis F. Casta˜ o Londo˜ o, Gustavo A. Osorio Londo˜ o n n n Grupo en Percepci´ n y Control Inteligente o Departamento de Ingenier´a El´ ctrica, Electr´ nica y Computaci´ n ı e o o Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales
˜Resumen—En este art´culo se presenta el diseno e impleı mentaci´ n de un sistema para el control de posici´ n de un motor o o DC basado en FPGA. Se describen los m´ dulos implementados o en la FPGA que se encargan de la generaci´ n de la trayectoria o ˜ de arranque, la lectura de la senal del encoder, el controlador PI ˜ y el generador de la senal de control PWM. El sistema de control es implementadoen la tarjeta DE3 de Terasic Technologies Inc. usando VHDL y diagramas de bloques bajo el entorno Quartus II de Altera Corporation. Se presentan simulaciones realizadas con Simulink y resultados experimentales del sistema desarrollado. Palabras Clave—Servocontrol, PID, VHDL, FPGA

Los microcontroladores est´ ndar son los m´ s adecuados a a para aplicaciones con requerimientos relativamentebajos de control en tiempo real y que adem´ s requieren desarrollar a otras tareas como el control de interfaces de usuario. Los DSP son empleados cuando los requerimientos del algoritmo de control en tiempo real son mayores [10]. Tanto para aplicaciones con microcontroladores como con DSP se emplean circuitos externos para el manejo de algunas tareas de la aplicaci´ n. Particularmente en el caso deaplicaciones o con DSP se emplean CPLD o FPGA como en [1] y [5]. ´ En la ultima d´ cada la implementaci´ n sistemas de servoe o control sobre FPGA se ha convertido en la soluci´ n alternativa, o dado que este tipo de circuitos proporcionan bajo consumo de potencia y mayor estabilidad en el desempe˜ o [6] [7]. n Al no depender de una arquitectura espec´fica los FPGA ı permiten el dise˜ o de sistemasflexibles que funcionan con n una mayor velocidad de procesamiento debido a su capacidad de concurrencia. Por otra parte hoy en d´a las herramientas ı de dise˜ o, simulaci´ n y s´ntesis sobre FPGA ofrecen variadas n o ı prestaciones para el dise˜ o e implementaci´ n de todo tipo de n o sistemas embebidos de bajo costo. En este art´culo se presenta ı la implementaci´ n de un servocontrolador para unmotor DC o basado en FPGA. En la secci´ n II se describen cada uno o de los componentes del sistema que fueron desarrollados en VHDL y con diagramas de bloques bajo el entorno Quartus II e implementados en la tarjeta DE3. En la secci´ n III o se presentan simulaciones y resultados experimentales del sistema desarrollado. Finalmente se presentan las conclusiones en la secci´ n IV. o

´ I. INTRODUCCI ON Actualmente existen varias aplicaciones y herramientas para la implementaci´ n de servocontroladores digitales ya sea con o el uso de microcontroladores como en [2] [11], DSP como en [1] [5] [10] [12] y FPGA como en [4] [7]. Este tipo de sistemas pueden ser empleados para control de posici´ n en impresoras, o plotters y escaners, ofreciendo m´ ltiples ventajas con relaci´ n u o a lossistemas que emplean motores de paso[11]. Tambi´ n se e emplean en aplicaciones de rob´ tica [8] y automatizaci´ n[1]. o o La mayor´a de estos sistemas son implementados con el ı uso de microcontroladores est´ ndar, microcontroladores de a 16 bits de gama alta o DSP cuando se desea incrementar el desempe˜ o[11]. La selecci´ n del tipo de dispositivo para n o la implementaci´ n del servocontroladordepende de los reo querimientos del sistema y las caracter´sticas de la aplicaci´ n ı o deseada. Generalmente los criterios de selecci´ n se basan en o la relaci´ n costo-rendimiento y llevan a una decisi´ n entre o o microcontroladores est´ ndar y DSP [10]. a

Fig. 1.

Esquema b´ sico del sistema de control de posici´ n del motor DC a o

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